电机电磁计算说明

鼠笼型转子三相异步电动机电磁计算说明

一、

主要性能数据

1. 电动机五个重要的性能指标

效率[η]、功率因数[ϕcos ]、最大转矩倍数[st T ]、堵转转矩倍数[st T ]、堵转电流倍数[st I ]。 2. 电动机的额定值

额定功率：电动机在额定情况运行下，由轴端输出的机械功率，单位kW 。 额定电压：电动机额定运行时外加于定子绕组上的线电压，单位V 。 额定频率：电动机额定运行时电网频率，单位Hz 。

额定电流：电动机在额定电压、额定频率下、轴端有额定功率输出时，通过定子绕组的

线电流单位A 。

额定转速：电动机在额定电压、额定频率下、轴端有额定功率输出时，转子的转速，单

位min /r 。

3. 在电磁计算中什么是标幺值？怎么表示？

标幺值是一种比值，它表示的是实际值与基值的比例关系。一般按下面的方法表示。如

定子相电流1I 的表么值用'

1i 表示，KW

I I i 1'

1=

。

4. 为什么在电磁计算中要使用标幺值？

在电磁计算中采用标幺值不但可以方便计算，又可清楚的反映各参数之间的关系。 5. 电磁计算中基值有那些。

功率基值：额定输出功率2P ，单位kW 电压基值：额定相电压1U ，单位V 电流基值：功电流KW I ，单位A 阻抗基值：

KW

I U 1

，单位Ω 6. 输出功率的计算过程

ηφ⋅⋅⋅⋅=112cos 3U I P (相电压每相电流、11U I )

因为，Y 接时13U U N ⋅=，△接时13I I N ⋅=(用相量计算可证明)

故：ηφ⋅⋅⋅⋅=cos 32N N I U P 7. 功电流的计算

功电流：1

3

2310U P I KW

⋅⋅=

，单位A 。 二、 三相交流绕组

1. 对三相交流绕组的要求

a. 在一定的导体数下，获得较大的基波电势和基波磁势。

b. 三相电势和磁势必须对称，即三相大小相等相位互差︒120。

c. 电势和磁势波形尽可能接近正弦波，谐波分量要小。

d. 用铜量少，绝缘性能和机械性能可靠。

2. 三相绕组的分类

a. 按槽内层数分类，可分为双层绕组和单层绕组。

b. 按每极每相槽数分类，可分为整数槽绕组和分数槽绕组。

c. 按排列方式可分为，双层绕组可分为迭绕组、波绕组；单层绕组可分为等元件

绕组、单层交叉绕组和单层同心绕组。

3. 每极每相槽数q

为了使三相电势相等，每相在每极下应占有相等的槽数，该槽数成为每极每相槽数。一般用q 表示，p

m Z

q ⋅=

（Z 为槽数，p 为极数）。q 可以是整数，也可以是分数。q 为分数时c

b

a

q =中c 不能是3或3的倍数。 4. 最大并联支路数a

对于整数槽p a =max ，对于分数槽c b a q =，c

p a =max 。 5. 极距τ和节距y

极距p

Z

=

τ（槽），当线圈的节距τ=y 时成为等距绕组，当τ

三、

三相交流电机的磁路计算

1. 感应电势

当磁通密度幅值为m B 的正弦磁场以速度v 切割长度为l 的导体时，会在导体内部感应强度为幅值E 的电势，即v l B E m ⋅⋅=当m B 的单位为T ，l 的单位为m ，v 的单位为

s m /m/s 时，E 的单位为V 。

2. 导体电势

根据电路基础，导体电势得有效值Φ⋅⋅==f E E m

c c 22.22

11（推导过程省略），其中f

为频率，Φ为每极磁通。 3. 匝电势

线圈得两条边在不同极下，感应电势的大小相等、方向相反，且在时间上相差︒180，故整距线圈的匝电势Φ⋅⋅==f E E c t 44.4211，考虑到短距对电势的影响，

11144.42p c t K f E E ⋅Φ⋅⋅==，其中)90sin(

1

1︒⋅=τ

y K p 成为短距系数。

4. 线圈电势

ω匝线圈的电势11t y E E ⋅=ω

5. 线圈组电势

考虑到线圈的分布对电势的影响（存在电角度差），线圈组（q 个线圈）的电势

111d y q K E q E ⋅⋅=，其中2sin

2sin

1

a q a

q K d ⋅⋅=

，称为绕组的分布系数。（1

Q p a π⋅=） 6. 相电势、每相磁通量

Φ⋅⋅⋅⋅=f K E dp 144.4ω，其中111p d dp k k k ⋅=，Φ为每极磁通量，ω为每相串联导

体数。在电磁计算中一般要先假定电势求磁通，即1

122.2dp K f E

⋅⋅⋅=

Φω，

1)95.0~85.0(U E ⋅=，其中1U 为定子绕组每相电压。

7. 磁通密度、磁势的计算

电机的每极磁路通过了2个定子齿、1个定子轭、2个转子齿、1个转子轭、2个气隙。

定子齿部磁密11t s

t S F B Φ= 转子齿部磁密2

2t s

t S F B Φ= 定子轭部磁密1121c c S B Φ⋅=

转子轭部磁密2

221c c S B Φ⋅=

气隙磁密g

s

g S F B Φ= 其中s F 是反应磁路饱和影响的波幅系数，S 为各部分磁路面积。

在求得磁路各部分磁通密度后，根据铁心的磁化曲线可获得各部分的单位长度磁势at ，用at 乘以各部分磁路长度l 可得到各部分磁路的磁势，但气隙磁势求法不同。

e g g g B AT ⋅⋅=8.0，其中21c c e K K g g ⋅⋅=为有效气隙长度。将各部分磁路的磁势相

加可得每极所需磁势AT 。

磁密的单位为Tesla （国际单位制）或Gauss ，G T 100001= 磁势的单位为A 或)Turn Amp (⋅⋅T A 。 8. 磁化电流

满载磁化电流1

22.2dp m K m p

AT I ⋅⋅⋅⋅=

ω单位A 。

满载磁化电流标么值kw

m

m I I i =

'

激磁电抗标么值'

1

m m i x =

（m

m I U X 1=） 空载电势标么值101x i e m ⋅-=（110X I U E m ⋅-=），其中1x 为考虑定子槽漏磁、端部漏磁、谐波影响的等效电抗，其实际值的单位为Ω。

满载电势标么值)(111x i r i e r p ⋅+⋅-=（)(111X I R I U E r p ⋅+⋅-=）其中p i 为定子